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1、岩溶强烈发育地带桥梁桩基成孔作业指导书1.适用范围本作业指导书适用于铁路土建工程，位于河滩地和陆地地段，覆盖层深厚且多为砂层、岩溶强烈发育地段（全充填、半充填、无充填、串珠状及贯通性溶洞）、设计桩径1.01.5m，应钻孔深在100m内的桩基施工。2.作业准备2.1 内业技术准备2.1.1 根据设计图纸、地质断面图确定施工工艺，并根据总体施组要求编制实施性施工组织设计。2.1.2 根据设计提供的地质资料，判断岩溶发育程度，必要时采用地球物理勘探进行复查。2.1.3 根据地质断面图岩溶发育的特点及强烈程度，在综合考虑工期计划、架梁方向、特殊结构梁、跨江跨河的基础上，进行综合评估，确定施工重难点及施
2、工顺序。2.1.4 确定工艺试桩方案。工艺试桩桩位宜选择岩溶发育程度中等偏下桩位，缩短工艺试桩时间，并能充分反映施工过程中所遇到的各种孔故处理。对工艺试桩进行总结的基础上，编制作业指导书、施工技术交底和安全技术交底，组织技术交底和技术培训。2.1.5 编制初步的物资需求计划和备料计划，包括岩溶处理所需的钢护筒、粘土、片石、优质膨润土、外加剂、水泥等，物资准备应充分，确保出现紧急情况下的供应。2.1.6 制定详细的管理程序和管理办法，对现场岩溶处理真实可靠、实时记录并上报。2.2 外业技术准备2.2.1 修建生活房屋、配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。2.2.2 现场
3、踏勘，调查现场架空管线、地下电缆、光缆、输水输油管道、天然气管道等管线资料，为防止设计疏漏或设计阶段与施工阶段之间的新增管线，宜采用物探排查。对妨碍施工的或对安全操作有影响的管线，采取移位、保护等措施妥善处理。无影响的地下管线，也应做好明显标识。2.2.3 根据机械设备配置情况，计算用电负荷，并应超出设计负荷的2030%。现场电力线路宜采用高压、低压双路架设，减少线损。现场配备移动柴油发电机，突然断电的情况下，及时提出钻锥。2.2.4 钻孔桩施工用水量大，现场可在非便道侧埋设直径100mm的管道，每两个墩台位置留一处取水口；水源可利用河水或者打井取水，供水设备采用无塔供水设备2.2.5 场地根
4、据施工组织设计进行布置，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池、泥浆池隔墩设置，沉淀池的容量应满足2个孔以上排渣量的需要。2.2.6 水上作业已搭设工作平台，季节性河流筑岛完成。2.2.7 用全站仪、GPS全球定位系统准确施测桩位，并做好十字护桩。2.3 机械设备、材料及试验准备2.3.1 施工场地已平整、便道已修建、机械设备已进场、机械性能良好、数量满足进度及工期要求。2.3.2 对于岩溶发育的长大桥梁，由于铁路建设工期一般比较紧张，建议对只要具备施工条件的墩台，就要有钻机。如群桩基础为8根，宜布置12台冲击钻机，对于1012根群桩基础，宜布置34台冲击钻机，对于16根的可布置5台以上钻机。2
5、.3.3 实验室、拌和站验收完毕，测量仪器、检验器具检测、标定完毕。2.3.4 施工所需钢筋、钢材、水泥、矿粉、粉煤灰、骨料、外加剂已进场并进行检验，取得各种原材料的抽检试验报告。2.3.5 配合比设计已完成，并通过有关部门的审批。3.技术要求3.1 机械设备具有出厂合格证及使用期限；3.2 所有进场原材料具有出厂合格证，按相关要求抽检合格；3.3 进行大面积钻孔施工前，按照客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准相关要求进行施工工艺试验，确定施工方法和工艺参数，报监理单位确认；3.4 桩位放样、成孔质量及桩体质量必须满足客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准、客运专线铁路桥涵工程施工技术指
6、南、施工图设计文件及建设单位相关文件的要求；3.5 钻孔顺序采用间隔跳打，自便道另一侧向便道侧进行；3.6 多台钻机在同一墩台作业，对于贯通性、串珠状溶洞，各台钻机避免在同一层次溶洞作业，防止卡钻、埋钻；4.施工程序与工艺流程4.1 施工程序施工程序为：施工准备工艺试桩确定工艺验收测量放样埋设钢护筒钻机就位钻进岩溶处理钻进至桩底清孔成孔检验4.2 工艺流程4.2.1 冲击钻施工工艺流程图上页图4.2.14.2.2 钻孔灌注桩质量检验控制流程图详见图4.2.2。5.施工过程要点5.1施工准备5.1.1 对河滩内桩位施工前应筑岛，岛的高度应高出十年一遇洪水位至少1m，筑岛面积根据钻孔方法和机具作业
7、空间确定利用暂未施工的护筒作泥浆池。5.1.2 陆地桩基施工时，在两墩之间共设一组泥浆池（2010m1.5m）、储浆池和沉淀池，循环槽连接，供两墩共用，泥浆循环系统应满足钻孔需要，合理布置。泥浆不得倾泻场地，以免影响环境。5.1.3 孔口钢护筒采用610mm、跟进钢护筒采用10mm的A3钢板卷制，孔口钢护筒直径大于设计桩径2040cm，跟进钢护筒直径大于设计桩径1520cm。跟进钢护筒选择无泥浆池的两墩之间整齐码放。跟进钢护筒采用1.5m钢板卷制，出厂时宜每4节连接一次，减少井口钢护筒焊接时间，加快跟进速度。5.1.4 采用全站仪或GPS全球定位系统与钢尺相结合的方法进行桩位放样，根据设计桩位
8、图，将桥墩台位置每一根桩的中心测出并混凝土包裹，然后在中心桩的前后左右设置护桩，测量人员、技术人员、钻机长根据桩位图及桩间距对桩位逐桩复核，并形成测量交接桩记录，符合要求后报监理单位复核。5.2注浆5.2.1 预注浆充填的目的和适用范围本作业指导书所采取的溶洞预注浆充填方案，主要是针对土岩界面附近有土洞或者溶洞顶板厚度小于3m的情况。由于覆盖层深达30m50m，且多为中粗砂层，采用振动跟进钢护筒，难以穿越砂层，因此钢护筒下设主要是采用冲击钻机先钻进至基岩面内1m，然后利用钻机或者起重设备安装钢护筒，为防止钻孔过程中将土洞或表层溶洞击穿后造成漏浆塌孔，需要对其进行加固。对深层溶洞，不宜采用注浆方
9、案，因溶洞往往贯通，难以控制注浆数量，加大工程成本。预注浆充填是采用钻孔注浆的方式，把水泥浆液（对于较大溶洞可掺加细沙）压入一定范围内的溶洞、岩溶通道、裂隙中，对岩溶地层进行加固和堵漏，将其充填密实，为跟进钢护筒提供坚实的基础。对于有充填的表层溶洞，也应采取注浆加固措施，因溶洞充填物多呈软塑或流塑状态，需要进行注浆加固。5.2.2 施工准备根据地质资料揭示的地质情况，判断有无土洞或表层溶洞顶板厚度是否小于3m，若满足上述条件，则需要对其进行注浆加固。根据地质资料确定注浆孔网布置，注浆孔深度，并根据实际钻孔地质资料确定注浆方法和注浆参数。5.2.3 钻孔工艺选用XY-150型地质钻机，钻孔孔径1
10、30mm、91mm，硬质合金钻进，钻压815KN，转速300800r/min，水量5080L/min。对于深厚覆盖层，特别是砂层，选用优质膨润土，采用ZJ1000型泥浆搅拌机拌制固壁泥浆，造浆配合比见表5.2.3。表5.2.3 膨润土造浆配合比（单位：kg）原料名称水膨润土纯碱加重剂配合比100840.10.4试验确定考虑到砂层深厚，为防止钻透溶洞后漏浆塌孔，岩石上部覆盖层选用130mm钻头钻进至基岩面内0.5m后，下设地质套管，套管壁厚6mm，直径110mm，每根套管长度2.53.0m，丝扣连接，坐入基岩后钻孔孔径改为91mm，以提高功效。钻孔时尽量采用长钻具控制孔斜，钻取岩芯，按取芯次序统
11、一编号，芯样拍照并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述，每回次钻取芯样的最大长度控制在3m以内。芯样注意与设计地质图进行核对。5.2.4 注浆注浆水泥选用普通硅酸盐水泥，强度等级不低于P.O.42.5，细度要求通过80方孔筛的筛余量不超过5%。灌浆用水符合JGJ63-89第3.0.4条规定，水温不超过40。灌浆用水玻璃溶液的模数一般以2.43为宜，浓度3045波美度。在表层溶洞较大、地下水流速很大以及耗浆量很大的岩层中灌浆时，采用水泥砂浆灌注，其优点有：浆液流动度较小，不易流失，结石强度高，粘结力强，耐久性和抗渗性好，节约水泥。配置水泥砂浆时，浆液中水与水泥之比值（水：水泥）宜等于1或小于1，否则在水
12、泥浆中加入的砂很易沉淀。若采用较大的水灰比值，可掺加不超过5%的膨润土。灌浆设备采用3SNS型灌浆泵、高速制浆搅拌机、立式双桶储浆搅拌机。灌浆方法采用自下而上，按溶洞大小、是否充填、漏浆情况，分类后根据情况对需要处理的溶洞进行灌筑。钻孔到溶洞底部后，在110mm套管内下设射浆管和排气管，排气、射浆管采用25mm的PPR软管，每节长度3.0m，热熔连接。排气管下设深度，根据溶洞大小、深度确定，一般下设到溶洞口顶端。射浆管下设深度至所需灌注的溶洞孔的底部(距溶洞底部50cm)，射浆管在下设前底管采用花管，管壁四周钻有10mm孔，以便于对下部地层进行灌浆施工。为了防止灌浆时把地质套管筑上，在下设完排
13、气和射浆管后，在110mm套管和PPR软管之间的空隙处填1020mm碎石，填满后起出110mm套管，使孔内碎石支撑孔壁，防止塌孔埋住灌浆管影响灌浆质量。5.3埋设护筒5.3.1 现场监理对桩位复核合格后，即可进行钢护筒的埋设。5.3.2 护筒采用610mm的钢板，护筒内径大于设计桩径2040cm，护筒埋置深度符合下列规定：粘性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的图层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填粘土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1m。护筒顶面高出地面0.5m。5.3.3 钻孔
14、时孔内水位高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.52.0m。5.3.4 护筒埋设好后，设置护桩并妥善保护，拉出十字线，以便监理现场检查。5.4钻机就位钢护筒埋设完成后，将冲击钻机移至桩位，用粗钢管做机座，钻机底座用倒链滑车交叉对称拉紧，防止地面塌陷造成钻机倾覆，钻头在护筒中心偏差不得大于50mm。5.5泥浆制备5.5.1 入孔泥浆的比重为1.11.3，孔底泥浆比重，砂粘土不宜大于1.3，圆砾土不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2。5.5.2 粘度入孔粘度一般地层（砂质粘土及粘质砂土，容许承载力在1.0kg以上的底层）为1622s，松散易塌地层为1928s。5.5.3 含砂率：泥浆含砂率是泥浆内所
15、含砂占粘土颗粒的体积百分比。含砂率大，会降低粘度，增加沉淀，磨损钻具。新制泥浆的含砂率不宜大于4%。5.5.4 胶体率：泥浆的胶体率是指泥浆静止后，其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度。胶体率高，则粘土颗粒不易沉淀，悬浮钻渣的能力高，否则反之。泥浆胶体率不小于95%。5.5.5 pH值：泥浆的pH值是衡量泥浆酸碱度的。pH值过小，失水量会急剧上升；pH值过大，泥浆滤液将渗透到孔壁的粘土中使孔壁表面软化，粘土颗粒之间的凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。pH值应大于6.5，一般以810为适当。pH值偏小时，可根据试验在泥浆中投放适量的NaOH或Na2CO3。5.6覆盖层中钻进5.5.1 开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软或为砂层发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。在砂类土或松软涂层钻进时，易塌孔，宜选用平底十字锥，控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进。地层良好时，可选用管式钻头钻进。钻头直径大于跟进钢护筒直径5cm。5.5.2 泥浆补充与净化：开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充，并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层
